Mediator复合物在里氏木霉纤维素酶基因转录表达中的作用调控机制

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基本信息

  • 批准号:
    31800024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0103.微生物组学与代谢
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Co-activators play a central role in transcriptional activation and regulation of eukaryotic genes. The Mediator complex is a functionally conserved co-activator complex that exists extensively in eukaryotic organisms. Our previous study found that deletion of the Mediator tail-module subunit Gal11 resulted in a dramatically decreased expression of cellulase genes in filamentous fungi Trichoderma reesei. Unexpectedly, further analysis revealed that the occupation of the key transcriptional activator Xyr1 on cellulse gene promoter was much higher in the Δgal11 mutant than in the wild type strain, indicating that the Mediator complex play a critical role in the induced expression of cellualse genes in T. reesei, and there may exist a delicate interrelationship between Mediator and Xyr1. This application aims to elucidate the mechanism underlying the action of the Mediator complex in cellulase gene regulation. Systematic studies will be firstly carried out to analyze the genetic function of this complex upon cellulose induction. Further investigation will be conducted to uncover the mechanism by which the Mediator acts on transcriptional activation of cellulase genes and the potential feed-back regulation of Xyr1 activity. The results are anticipated not only to extend the understanding of the Mediator role in transcriptional gene activation, but also to provide deeper insights into the regulation system for T. reesei cellulase synthesis, and to help genetically engineer T. reesei strains to improve cellulase production.
Mediator复合物是广泛存在于真核生物的一个功能保守复合物,在基因转录起始过程中发挥传递转录激活信号的桥梁作用。我们在前期研究发现,在代表性丝状真菌里氏木霉中,Mediator复合物Gal11亚基的缺失导致核心纤维酶基因转录水平特异性下调,而转录激活因子Xyr1在纤维素酶基因启动子的募集水平却显著提高。本项目拟围绕该复合物在里氏木霉纤维素酶基因转录激活中的功能和作用机制展开研究,首先明确Mediator复合物在纤维素酶基因诱导表达过程中的功能,并解析该复合物与Xyr1之间的相互作用关系以及在纤维素酶基因启动子上的招募关系,在此基础上阐明复合物对Xyr1活性的调控作用及作用机制。该研究将极大地促进对丝状真菌纤维素酶基因诱导表达调控机制的认识,并为构建纤维素酶高产菌株提供理论依据和指导。

结项摘要

木质纤维素作为地球上含量最为丰富的生物质资源,其有效利用对于维持社会经济可持续发展和可再生清洁能源的开发具有重大战略意义。丝状真菌里氏木霉是自然界最高效的木质纤维素降解真菌之一,并且作为纤维素酶高效生产菌株目前已广泛应用于生物质能源开发等工业领域。但是目前为止对于其纤维素酶基因高效诱导表达的调控机制认不清楚。在模式真菌酿酒酵母中,Mediator复合物广泛参与了受环境条件诱导表达基因的转录激活调控,但在里氏木霉中其生理学功能及其是否直接参与纤维素酶系基因的高效转录激活尚未见报道。本项目研究发现,在里氏木霉中,Mediator复合物的一个负责介导与转录因子互作的亚基Gal11的缺失会导致内切和外切纤维酶基因的诱导转录水平急剧下调,但并不影响β-葡萄糖苷酶基因的表达,表明Gal11特异性地只参与核心纤维素酶基因的诱导激活。Gal11缺失造成的核心纤维素酶基因的诱导表达缺陷无法通过过表达关键转录激活因子Xyr1来恢复,暗示Gal11在Xyr1介导的转录激活过程中发挥了关键作用。生化分析发现,Gal11和Xyr1之间存在直接相互作用,并且体内染色质免疫共沉淀分析发现,Gal11能以Xyr1依赖的方式被招募至纤维素酶基因的启动子区直接参与其转录激活。进一步分析发现,Gal11在核心纤维素酶基因启动子区RNA聚合酶II的募集中发挥了关键作用,表明Xyr1在介导转录激活过程中很大程度上是通过招募Gal11-Mediator复合物来实现的。对Mediator复合物其他模块亚基的功能进行分析发现,激酶模块亚基Srb10和尾部模块亚基Med5在纤维素酶基因转录激活中也发挥了重要调控作用,这表明Mediator复合物可能作为一个整体参与了里氏木霉纤维素酶基因的高效诱导表达。上述研究工作加深了里氏木霉纤维素酶基因的诱导表达调控机制的认识,为里氏木霉菌株的遗传改良提供了理论指导。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Engineering Trichoderma reesei for Hyperproduction of Cellulases on Glucose to Efficiently Saccharify Pretreated Corncobs.
工程化里氏木霉以葡萄糖为基础过量生产纤维素酶,以有效糖化预处理的玉米芯。
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.0c04663
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zheng Fanglin;Yang Renfei;Cao Yanli;Zhang Weixin;Lv Xinxing;Meng Xiangfeng;Zhong Yaohua;Chen Guanjun;Zhou Qingxin;Liu Weifeng
  • 通讯作者:
    Liu Weifeng
CLP1, a Novel Plant Homeo Domain Protein, Participates in Regulating Cellulase Gene Expression in the Filamentous Fungus Trichoderma reesei
CLP1 是一种新型植物同源结构域蛋白,参与调节丝状真菌里氏木霉中的纤维素酶基因表达
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.01700
  • 发表时间:
    2019-08-06
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang, Lei;Yang, Renfei;Liu, Weifeng
  • 通讯作者:
    Liu, Weifeng
Interdependent recruitment of CYC8/TUP1 and the transcriptional activator XYR1 at target promoters is required for induced cellulase gene expression in Trichoderma reesei.
里氏木霉中诱导纤维素酶基因表达需要 CYC8/TUP1 和转录激活因子 XYR1 在靶启动子处相互依赖的募集
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1009351
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Wang L;Zhang W;Cao Y;Zheng F;Zhao G;Lv X;Meng X;Liu W
  • 通讯作者:
    Liu W
Trichoderma reeseiXYR1 activates cellulase gene expression via interaction with the Mediator subunit TrGAL11 to recruit RNA polymerase II
里氏木霉 XYR1 通过与介体亚基 TrGAL11 相互作用来招募 RNA 聚合酶 II,从而激活纤维素酶基因表达。
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1008979
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    PLOS GENETICS
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Zheng, Fanglin;Cao, Yanli;Liu, Weifeng
  • 通讯作者:
    Liu, Weifeng

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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